Povežite se s nama

Pretražite Kozmos

Svemir

Udaljeni egzoplaneti mogu nam pomoći razriješiti misteriju tamne tvari

Kepler-186f - prvi egzoplanet otkriven u naseljivoj zoni. Egzoplaneti poput ovog potencijalno bi mogli pomoći znanstvenicima da otkriju tamnu materiju. Izvor: NASA Ames / Institut SETI / JPL-Caltech

Znanstvenici su predložili još jednu novu metodu za otkrivanje tamne tvari.

Fizičari su predložili korištenje egzoplaneta kao detektora tamne tvari praćenjem njihove temperature. Prema studiji znanstvenika, proces uništavanja čestica tamne tvari u središtima teških nebeskih tijela trebao bi zagrijati ove predmete. Za tamne čestice mase reda megaelektronvolta, prema istraživačima, ovo se zagrijavanje može zabilježiti pomoću sljedeće generacije naprednih svemirskih teleskopa.

Tamna tvar je hipotetski oblik materije koji ne sudjeluje u elektromagnetskim interakcijama, zbog čega se ne može izravno vidjeti. Ipak, ima masu, što znači da s običnom materijom može komunicirati gravitacijom, a možda i drugim egzotičnim mehanizmima.

Pretpostavka o postojanju takvog oblika materije omogućuje fizičarima da objasne puno pojava koje se inače čine paradoksalnima. Takvi fenomeni, na primjer, uključuju abnormalno velike brzine rotacije perifernih područja galaksije, učinke gravitacijskog lećenja s nepoznatim izvorom skrivene mase, pa čak i neobičnosti u nehomogenostima distribucije CMB-a.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Do sada fizičari nisu mogli izravno vidjeti interakciju čestica tamne tvari s običnom materijom u brojnim eksperimentima s pokušajima da je izravno registriraju. Ali upravo su takvi eksperimenti potrebni da bi se razumjela priroda tamnih čestica.

Prema otkrivenim neizravnim tragovima postojanja tamne tvari, njena ukupna masa iznosi 85 posto mase sve tvari u svemiru. Istodobno, značajan njezin dio nalazi se u takozvanom galaktičkom halou (i što je bliže središtu galaksije, to je veće) i ne dopušta galaksijama da se raspršuju.

U našoj težnji za razumijevanjem tamne tvari Jupiter bi mogao imati odgovor

Ova teoretska činjenica već je korištena u eksperimentima u kojima su fizičari pokušavali registrirati tamne čestice dok se Zemlja kreće kroz galaktički halo, ali njihovi najnoviji rezultati govore o odsustvu tragova registracije tamne materije.

Astronomski objekti manjih razmjera također mogu biti točke potencijalnog nakupljanja čestica materije: tamnu tvar iz galaktičkog haloa mogu raspršiti i privući teški planeti, neutronske zvijezde ili bijeli patuljci.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

U slučaju planeta čija je temperatura relativno niska i ne dopušta česticama tamne tvari da steknu dovoljno energije da prevladaju svoju gravitaciju, tamne će se čestice nakupljati u njihovim središtima u vrlo velikim količinama.

Rezultati modeliranja temperature poznatih egzoplaneta sa i bez uzimanja u obzir zagrijavanja uslijed uništavanja tamne tvari na različitim udaljenostima od galaktičkog središta. Izvor: Rebecca Leane i Juri Smirnov / Physical Review Letters, 2021

Egzoplaneti kao detektori tamne tvari?

U novoj studiji fizičari su pokazali da mjerenja temperature egzoplaneta mogu pomoći u potrazi za tamnom materijom, klasi kojoj su pripisali i samo planete izvan Sunčevog sustava i planete siročad (bez orbite zvijezde) i smeđe patuljke smještene u sustavu sa zvijezdom.

Da bi to učinili, znanstvenici su koristili činjenicu da interakcija produkata uništavanja tamne tvari u središtima egzoplaneta treba zagrijati sam egzoplanet, a što je planet bliži središtu galaksije, to je veći učinak zbog povećanja u gustoći raspodjele tamne tvari.

Uz nisku temperaturu, istraživači su ukazali na niz prednosti egzoplaneta za takva traženja tamne tvari. Dakle, pokrenuta je ogromna kampanja za traženje egzoplaneta, a tempo njihova otkrića samo raste: većina ih je otkrivena u posljednjih 5 godina, a do sada je otkriveno 4324 egzoplaneta, a još 5695 je kandidata u procesu proučavanja.

To znači da će fizičari imati puno prostora za registraciju temperature takvih predmeta, a ona će samo rasti jer bi broj egzoplaneta u našoj galaksiji na kraju mogao doseći 300 milijardi.

Rezultati modeliranja temperature plinskih divova i smeđih patuljaka malih i srednjih masa za tri različita profila raspodjele tamne tvari u galaktičkom halou, ovisno o udaljenosti objekta od galaktičkog središta. Točkaste crte u boji – temperatura isključujući doprinos tamne tvari. JWST – Donja granica mogućnosti snimanja svemirskog opservatorija Jamesa Webba. Izvor: Rebecca Leane i Juri Smirnov / Physical Review Letters, 2021

Uz to, egzoplaneti imaju veliku površinu, što znači da se njihova temperatura može mjeriti na većoj udaljenosti u usporedbi s istim neutronskim zvijezdama. Vrlo brzo svemirski teleskop James Webb omogućit će promatranje egzoplaneta u infracrvenom području, pa će stoga znanstvenici moći izračunati njihovu temperaturu.

Da bi razumjeli kako tamna tvar može pridonijeti temperaturi određenog egzoplaneta, fizičari su izračunali mogući broj tamnih čestica različitih masa zarobljenih egzoplanetom koristeći tri različita profila raspodjele gustoće tamne tvari u galaktičkom halou.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Po toj bi količini fizičari mogli prosuditi kakav će se toplinski tok generirati tijekom uništavanja tamnih čestica na fotone ili druge čestice u središtu egzoplaneta, što je pak ovisilo o presjeku interakcije tamne tvari s običnom materijom.

Potencijalna ograničenja presjeka za raspršivanje tamnih čestica protonom, ovisno o njihovoj masi pri promatranju temperature smeđih patuljaka (plave crte) i plinskih divova (crne crte). Izvor: Rebecca Leane i Juri Smirnov / Physical Review Letters, 2021

Modeliranje je pokazalo da će osjetljivost Jamesa Webba omogućiti promatranje temperaturnih promjena kod smeđih patuljaka malih i srednjih masa na udaljenosti od oko 0,1 kiloparseka od galaktičkog središta, gdje bi doprinos tamne tvari zagrijavanju planeta trebao biti značajan.

Promatranja plinskih divova, prema zaključcima fizičara, također će omogućiti jačanje postojećih ograničenja, ali samo za 3 reda veličine.

Pridružite se raspravi u naašoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram-

Izvori:

• Leane, R., & Smirnov, J. (2021, April 22). Exoplanets as sub-gev dark matter detectors.
• OHIO STATE UNIVERSITY / Eurekalert. (n.d.). Using exoplanets as dark matter detectors.
• Stephens, M. (2021, April 22). Detecting dark matter in exoplanets.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Pročitaj više

Svemir

Ovaj novi pristup primjenjiv je na bilo koju vrstu astronomskih promatranja. Fizičari su primijenili kvantne informacije na problem izravnog promatranja egzoplaneta. Pokazali su da...

Svemir

Nalazi se samo 35 svjetlosnih godina od Sunca. Astronomi su predstavili rezultate studija multiplanetarnog sustava L 98-59 koji se nalazi 35 svjetlosnih godina od...

Svemir

Tisuće hipotetičkih vanzemaljskih civilizacija mogle su otkriti Zemlju u posljednjih 5000 godina. Astronomi su sastavili popis od 2.034 zvjezdanih sustava u kojima su pretpostavljene...

Svemir

Profesor astronomije predložio je nekoliko rješenja za odsustvo nastanjivih svjetova oko najčešćih vrsta zvijezda. Astronomi su identificirali moguća rješenja za paradoks crvenog neba, koji...

Svemir

Do sada najtočnije mjerenje udaljenosti ultradifuzne galaksije (UDG) NGC1052-DF2 (DF2) potvrdilo je da galaksiji nedostaje tamne tvari. Najnovija istraživanja udaljenosti od 22.1 +/-1.2 megaparseca...

Svemir

Znanstvenici su pronašli potencijalnu novu vrstu domaćina za izvanzemaljski život u svemiru. Znanstvenici su modelirali uvjete na površini satelita masivnog odbjeglog egzoplaneta koji je...

Svemir

Znanstvenici su pronašli dokaze da je masivna crna rupa u središtu naše galaksije Mliječne staze zapravo nakupina crne tvari. Rad je objavlje u Monthly...

Svemir

Znanstvenici su naučili umjetnu inteligenciju da predviđa raspodjelu tamne tvari. Tim astrofizičara iz Sjedinjenih Država i Južne Koreje upotrijebio je umjetnu inteligenciju za stvaranje...

Oglas